JP5793332B2 - Nonaqueous electrolyte battery separator and lithium ion secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte battery separator and lithium ion secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP5793332B2
JP5793332B2 JP2011086689A JP2011086689A JP5793332B2 JP 5793332 B2 JP5793332 B2 JP 5793332B2 JP 2011086689 A JP2011086689 A JP 2011086689A JP 2011086689 A JP2011086689 A JP 2011086689A JP 5793332 B2 JP5793332 B2 JP 5793332B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
hydrate particles
inorganic oxide
lithium ion
ion secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011086689A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011233519A (en
Inventor
高橋 直行
直行 高橋
渡辺 陽一
陽一 渡辺
和久 伊藤
和久 伊藤
喜美雄 齋藤
喜美雄 齋藤
太郎 上野
太郎 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawaken Fine Chemicals Co Ltd
Original Assignee
Kawaken Fine Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawaken Fine Chemicals Co Ltd filed Critical Kawaken Fine Chemicals Co Ltd
Priority to JP2011086689A priority Critical patent/JP5793332B2/en
Publication of JP2011233519A publication Critical patent/JP2011233519A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5793332B2 publication Critical patent/JP5793332B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

本発明は、非水電解液電池用セパレータ及びそれを使用するリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a separator for a non-aqueous electrolyte battery and a lithium ion secondary battery using the separator.

従来、リチウムイオン二次電池のセパレータとしては、微細孔を有するポリオレフィンからなる多孔質膜が使用されてきた。このセパレータを装着したリチウムイオン二次電池では、過充電、電池内外の短絡などにより異常発熱した場合、セパレータが高温(140〜160℃)状態になると溶融し、微細孔が閉塞してイオンの伝導を抑えることにより電流を遮断する(シャットダウンという)。小型小容量のリチウムイオン二次電池が使用されているOA機器、家電品、通信機器などでは、このシャットダウン機能をセパレータに付与することにより、短絡の影響拡大を抑制して、電解質などの分解による発煙、発火(熱暴走)を防止することができた。   Conventionally, a porous membrane made of polyolefin having fine pores has been used as a separator of a lithium ion secondary battery. In a lithium ion secondary battery equipped with this separator, if abnormal heat is generated due to overcharging, short circuit inside or outside the battery, etc., the separator melts when it reaches a high temperature (140 to 160 ° C.), and the micropores are closed to conduct ions. The current is cut off by suppressing (referred to as shutdown). In OA equipment, home appliances, communication equipment, etc., where small and small-capacity lithium-ion secondary batteries are used, by adding this shutdown function to the separator, the expansion of the effect of short-circuiting is suppressed, and electrolytes are decomposed. Smoke and fire (thermal runaway) could be prevented.

一方、電気自動車(HEV、EV)、無停電電源、ロードコンディショナーなどで使用される大容量、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池では、異常発熱により、電池セルの温度がポリオレフィン多孔質膜からなるセパレータのシャットダウン温度である140〜160℃を超えるような場合が想定される。電池セルの温度がセパレータのシャットダウン温度を超えると、セパレータが収縮して細孔が拡大し、さらに完全に熱溶融して、対向する正及び負極電極が直接接触して大きな発熱を引き起こし、熱暴走に繋がる可能性があった。そのため、セパレータの耐熱性を向上させることが求められていた。   On the other hand, in lithium ion secondary batteries having large capacity and high energy density used in electric vehicles (HEV, EV), uninterruptible power supplies, load conditioners, etc., the temperature of the battery cell is changed from the polyolefin porous membrane due to abnormal heat generation. The case where it exceeds 140-160 degreeC which is the shutdown temperature of the separator which becomes will be assumed. When the temperature of the battery cell exceeds the shutdown temperature of the separator, the separator contracts and the pores expand, and then completely melts by heat. There was a possibility of being connected to. Therefore, it has been desired to improve the heat resistance of the separator.

耐熱性を向上させたセパレータとして、耐熱性の熱可塑性材料からなる多孔質シート状基材(樹脂膜、繊維からなる織布・不織布、紙など)、及び無機微粒子などの耐熱性微粒子を含有するセパレータが各種提案されている。   As a separator with improved heat resistance, it contains a porous sheet-like substrate (resin film, woven fabric / nonwoven fabric, paper, etc.) made of a heat-resistant thermoplastic material, and heat-resistant fine particles such as inorganic fine particles. Various separators have been proposed.

特許文献1には、不織布などの基材、耐熱性含窒素芳香族重合体及びセラミック粉末を含む非水電解液電池用セパレータが開示されている。芳香族ポリアミドなど耐熱性含窒素芳香族重合体はセラミック粉末と基材の結着剤として作用している。ポリオレフィンなどと比較して耐熱性が向上しているとはいえ、結着剤が熱可塑性樹脂であることから、特許文献1に記載されているセパレータは、高エネルギー密度を必要とするリチウムイオン二次電池のセパレータとしては、充分な耐熱性があるとは言い難かった。   Patent Document 1 discloses a separator for a non-aqueous electrolyte battery including a substrate such as a nonwoven fabric, a heat-resistant nitrogen-containing aromatic polymer, and a ceramic powder. A heat-resistant nitrogen-containing aromatic polymer such as an aromatic polyamide acts as a binder between the ceramic powder and the substrate. Although the heat resistance is improved as compared with polyolefin and the like, since the binder is a thermoplastic resin, the separator described in Patent Document 1 is a lithium ion secondary battery that requires high energy density. It was difficult to say that the separator of the secondary battery had sufficient heat resistance.

特許文献2には、全芳香族ポリアミドからなる多孔質膜又は不織布からなる基材の、少なくとも正極側の一方の表面上に、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの無機酸化物からなる薄膜を形成させた電極隔離用セパレータが開示されている。無機酸化物からなる薄膜は、スパッタリングなど真空蒸着法で形成している。特許文献2に記載されているセパレータは、その耐熱性や電気化学的安定性(耐酸化性)は良好であるが、生産性が低いという問題があった。また、基材が不織布の場合、真空蒸着法では破損する恐れもあった。   In Patent Document 2, a thin film made of an inorganic oxide such as silicon oxide, aluminum oxide, or magnesium oxide is formed on at least one surface of a porous film made of wholly aromatic polyamide or a base material made of nonwoven fabric on the positive electrode side. A formed electrode separator is disclosed. A thin film made of an inorganic oxide is formed by a vacuum deposition method such as sputtering. The separator described in Patent Document 2 has good heat resistance and electrochemical stability (oxidation resistance), but has a problem of low productivity. Further, when the substrate is a non-woven fabric, there is a risk of damage in the vacuum deposition method.

特許文献3には、ポリマー又は天然繊維からなる織布または不織布などの基材、多孔性の無機被覆からなるセパレータが開示されている。無機被覆は、金属Al、Zr、Si、Ti及び/又はYの酸化物などからなる無機粒子、金属アルコレートなどの加水分解により製造した無機酸化物ゾル、さらに有機官能性シランなどの付着助剤からなる無機結着剤成分から構成されている。   Patent Document 3 discloses a base material such as a woven fabric or a non-woven fabric made of a polymer or natural fiber, and a separator made of a porous inorganic coating. Inorganic coatings include inorganic particles made of metal Al, Zr, Si, Ti and / or Y oxides, inorganic oxide sols produced by hydrolysis of metal alcoholates, and adhesion aids such as organofunctional silanes. It is comprised from the inorganic binder component which consists of.

特許文献3に記載されているセパレータの耐熱性は良好であるが、電池作成などの加工時に、無機粒子の剥離が発生するなど加工性に問題があった。   Although the heat resistance of the separator described in Patent Document 3 is good, there is a problem in workability such as peeling of inorganic particles during processing such as battery preparation.

特許文献4には、150℃以上の耐熱温度を有する不織布など繊維状多孔質基体と、ベーマイトを含むフィラー粒子と、融点が80〜130℃の範囲にある樹脂A、及び、加熱により電解液を吸収して膨潤しかつ温度上昇とともに膨潤度が増大する樹脂Bより選ばれる少なくとも1種の樹脂を含む多孔質膜からなる電気化学素子用セパレータが開示されている。ポリオレフィンなどと比較して耐熱性が向上しているとはいえ、樹脂A、Bがいずれも熱可塑性樹脂であるため、特許文献4に記載されているセパレータは、高エネルギー密度を必要とするリチウムイオン二次電池のセパレータとしては、充分な耐熱性があるとは言い難かった。   In Patent Document 4, a fibrous porous substrate such as a nonwoven fabric having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, filler particles containing boehmite, a resin A having a melting point in the range of 80 to 130 ° C., and an electrolytic solution by heating. A separator for an electrochemical element is disclosed which comprises a porous film containing at least one resin selected from the resin B which absorbs and swells and increases the degree of swelling as the temperature rises. Although the heat resistance is improved as compared with polyolefin and the like, since the resins A and B are both thermoplastic resins, the separator described in Patent Document 4 is a lithium that requires high energy density. It was difficult to say that the separator of the ion secondary battery had sufficient heat resistance.

特許文献5には、有機ポリマーバインダー、イオン伝導性ポリマーを含有するベーマイト自立膜からなるセパレータが開示されている。生産するために、煩雑な工程を必要とするという問題があった。   Patent Document 5 discloses a separator made of a boehmite free-standing film containing an organic polymer binder and an ion conductive polymer. In order to produce, there existed a problem of requiring a complicated process.

特許文献6には、有機繊維を含有する不織布などの多孔質基材に、有機ケイ素化合物、有機アルミニウム化合物などの有機金属化合物を付着させた非水電解液電池用セパレータが開示されている。特許文献6に記載されているセパレータは、基材に有機金属化合物溶液を含浸、塗布、又は噴霧し、乾燥、加熱硬化することにより製造され(ゾルゲル法)、基材は金属酸化物ゲル層により被覆されている。本製造方法で得られたセパレータでは、被覆層の剥離などを生じることがあり、高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池に必要とされる耐熱性を達成できない可能性があった。   Patent Document 6 discloses a separator for a non-aqueous electrolyte battery in which an organic metal compound such as an organic silicon compound or an organic aluminum compound is attached to a porous substrate such as a nonwoven fabric containing organic fibers. The separator described in Patent Document 6 is manufactured by impregnating, coating, or spraying a base material with an organometallic compound solution, drying, and heat-curing (sol-gel method), and the base material is made of a metal oxide gel layer. It is covered. In the separator obtained by this production method, the coating layer may be peeled off, and the heat resistance required for a high energy density lithium ion secondary battery may not be achieved.

特開2000−030686号公報JP 2000-030686 A 特開2001−043842号公報JP 2001-038442 A 特表2006−504228号公報JP-T-2006-504228 特開2007−157723号公報JP 2007-157723 A 特許4426721号公報Japanese Patent No. 4426721 国際公開98/032184号パンフレットInternational Publication No. 98/032184 Pamphlet

本発明が解決しようとする第1の課題は、耐熱性、寸法安定性に優れ、電池の作成など加工時に被覆層の剥離などがなく、かつ簡便な方法、工程で製造できる非水電解液電池用セパレータを提供することである。また本発明が解決しようとする第2の課題は、異常発熱による高温環境でも安全性が高いリチウムイオン二次電池を提供することである。   The first problem to be solved by the present invention is a non-aqueous electrolyte battery that is excellent in heat resistance and dimensional stability, has no peeling of the coating layer during processing such as battery production, and can be manufactured by a simple method and process. Is to provide a separator. The second problem to be solved by the present invention is to provide a lithium ion secondary battery having high safety even in a high temperature environment due to abnormal heat generation.

本発明者らは、上記の課題を解決する為に鋭意研究を重ねた結果、無機酸化物水和物粒子から形成される無機酸化物ゲル層で被覆された有機繊維から形成される織布又は不織布からなる非水電解液電池用セパレータにおいて、特定範囲の平均粒子直径を有する無機酸化物水和物粒子とすることにより、従来の非水電解液電池用セパレータと比較して、耐熱性、寸法安定性に優れ、電池の作成など加工時に被覆層の剥離がないセパレータとなることを見出し、この知見に基づき本発明を完成した。   As a result of intensive research in order to solve the above problems, the present inventors have found that a woven fabric formed from organic fibers coated with an inorganic oxide gel layer formed from inorganic oxide hydrate particles or In non-aqueous electrolyte battery separators made of non-woven fabric, by making inorganic oxide hydrate particles having an average particle diameter in a specific range, heat resistance, dimensions compared to conventional non-aqueous electrolyte battery separators It has been found that the separator has excellent stability and does not peel off the coating layer during processing such as battery production, and the present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明は、
1.有機繊維から形成される織布又は不織布支持体と、無機酸化物水和物粒子を含有する支持体被覆層からなる非水電解液電池用セパレータであって、非水電解液用セパレータの空隙率が20〜80%であり、支持体被覆層の厚さが10−400nmであり、有機繊維の平均直径が1〜15μmであり、無機酸化物水和物粒子が、下記の(1)を満足することを特徴とする非水電解液電池用セパレータ。
(1)3≦d50≦20(nm)
(但し、d50は、動的光散乱法により測定した無機酸化物水和物粒子の粒度分布において、小さな粒子側から起算した体積累計50体積%の粒子直径を表す。ただし、粒子形状が球状でない場合は、それと同一体積に相当する球の直径を粒子直径とする。d50の単位はnmである。)
2.無機酸化物水和物粒子が、下記の(2)を満足することを特徴とする前記1.に記載の非水電解液電池用セパレータ。
(2)0<α≦2.5
(但し、αは粒度分布の均一性を示し、α=(d90−d10)/d50で表される。d90は、動的光散乱法により測定した無機酸化物水和物粒子の粒度分布において、小さな粒子側から起算した体積累計90体積%の粒子直径を、同様に、d50及びd10は、それぞれ体積累計50体積%、10体積%の粒子直径を表す。d10及びd90の単位はnmであり、d50は前記定義に同じ。)
3.無機酸化物ゲル層が、さらに、オルガノポリシロキサンを含有することを特徴とする前記1.又は2.に記載の非水電解液電池用セパレータ。
4.無機酸化物水和物粒子がアルミナ水和物粒子、シリカ水和物粒子、チタニア水和物粒子、ジルコニア水和物粒子から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする前記1.〜3.のいずれかに記載の非水電解液電池用セパレータ。
5.無機酸化物水和物粒子がアルミナ水和物粒子であることを特徴とする前記1.〜4.のいずれかに記載の非水電解液電池用セパレータ。
6.アルミナ水和物粒子の結晶系が(擬)ベーマイトであることを特徴とする前記5.に記載の非水電解液電池用セパレータ。
7.オルガノポリシロキサンが、エポキシ基、ビニル基、アクリロイル基、もしくはメタクリロイル基を有するアルコキシシランから得られるポリマーであることを特徴とする前記3.に記載の非水電解液電池用セパレータ。
8.オルガノポリシロキサンが、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、もしくはビニルトリメトキシシランから得られるポリマーであることを特徴とする前記3.に記載の非水電解液電池用セパレータ。
9.有機繊維の少なくとも1種がポリエステル、ポリオレフィン、セルロース又はセルロース誘導体であることを特徴とする前記1.〜8.のいずれかに記載の非水電解液電池用セパレータ。
10.有機繊維の少なくとも1種がポリエステルであることを特徴とする前記9.に記載の非水電解液電池用セパレータ。
11.前記1.〜10.のいずれかに記載の非水電解液電池用セパレータを使用することを特徴とするリチウムイオン二次電池。
12.積層型リチウムイオン二次電池であることを特徴とする11.に記載のリチウムイオン二次電池。
13.捲回型リチウムイオン二次電池であることを特徴とする11.に記載のリチウムイオン二次電池。
That is, the present invention
1. A non-aqueous electrolyte battery separator comprising a woven or non-woven support formed from organic fibers and a support coating layer containing inorganic oxide hydrate particles, the porosity of the non-aqueous electrolyte separator Is 20 to 80%, the thickness of the support coating layer is 10 to 400 nm, the average diameter of the organic fibers is 1 to 15 μm, and the inorganic oxide hydrate particles satisfy the following (1) A separator for a non-aqueous electrolyte battery.
(1) 3 ≦ d50 ≦ 20 (nm)
(However, d50 represents the particle diameter of 50% by volume cumulatively calculated from the small particle side in the particle size distribution of the inorganic oxide hydrate particles measured by the dynamic light scattering method. However, the particle shape is not spherical. (In this case, the diameter of a sphere corresponding to the same volume is defined as the particle diameter. The unit of d50 is nm.)
2. The inorganic oxide hydrate particles satisfy the following (2): A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to 1.
(2) 0 <α ≦ 2.5
(However, α indicates the uniformity of the particle size distribution and is expressed by α = (d90−d10) / d50. In the particle size distribution of the inorganic oxide hydrate particles measured by the dynamic light scattering method, Similarly, d50 and d10 represent a particle diameter of 90% by volume from the small particle side, and d50 and d10 represent a particle diameter of 50% by volume and 10% by volume, respectively. d50 is the same as the above definition.)
3. 1. The inorganic oxide gel layer further contains an organopolysiloxane. Or 2. A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to 1.
4). The inorganic oxide hydrate particles are at least one selected from alumina hydrate particles, silica hydrate particles, titania hydrate particles, and zirconia hydrate particles. ~ 3. A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to any one of the above.
5. 1. The inorganic oxide hydrate particles are alumina hydrate particles. ~ 4. A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to any one of the above.
6). 4. The crystal system of the alumina hydrate particles is (pseudo) boehmite. A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to 1.
7). 2. The organopolysiloxane is a polymer obtained from an alkoxysilane having an epoxy group, a vinyl group, an acryloyl group, or a methacryloyl group. A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to 1.
8). 2. The organopolysiloxane is a polymer obtained from 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, or vinyltrimethoxysilane. A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to 1.
9. At least one of the organic fibers is polyester, polyolefin, cellulose or cellulose derivative. ~ 8. A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to any one of the above.
10. 8. The at least one organic fiber is polyester. A separator for a non-aqueous electrolyte battery according to 1.
11. 1 above. -10. A lithium ion secondary battery comprising the nonaqueous electrolyte battery separator according to any one of the above.
12 10. It is a stacked lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery described in 1.
13. 10. It is a wound type lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery described in 1.

本発明の非水電解液電池用セパレータは耐熱性に優れ、加工性が良好であり、かつ簡便な方法、短い工程で製造できるので生産性が高い。本発明の非水電解液電池用セパレータを使用したリチウムイオン二次電池は、異常発熱による高温環境でも安全性が高く、多数の電池セルを装着した場合でも、重量を抑制することができる。   The separator for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention is excellent in heat resistance, has good workability, and can be manufactured by a simple method and a short process, and thus has high productivity. The lithium ion secondary battery using the non-aqueous electrolyte battery separator of the present invention has high safety even in a high temperature environment due to abnormal heat generation, and can suppress the weight even when a large number of battery cells are mounted.

〔非水電解液電池用セパレータ〕
本発明の非水電解液電池用セパレータ(以下、単にセパレータという)は、有機繊維から形成される織布又は不織布(紙を含む)支持体と、無機酸化物水和物粒子を含有する支持体被覆層からなる多孔質シートであって、無機酸化物水和物粒子が、下記の(1)を満足することを必須要件としている。
[Separator for non-aqueous electrolyte battery]
The separator for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention (hereinafter simply referred to as a separator) includes a woven or non-woven (including paper) support formed from organic fibers, and a support containing inorganic oxide hydrate particles. It is a porous sheet comprising a coating layer, and the inorganic oxide hydrate particles are required to satisfy the following (1).

(1)3≦d50≦20(nm)
(但し、d50は前記と同様)
d50の値が20nmを超える場合は、無機酸化物水和物粒子の支持体への密着性が低下し、無機酸化物水和物粒子が脱落したり、被覆層が剥離し易くなり、セパレータの加工性が低下し、耐熱性も低下する可能性がある。一方、d50の値が3nm未満である無機酸化物水和物粒子は、製造することが困難である。
なお、無機酸化物水和物粒子は、以下の(1)’を満足することが好ましい。
(1) 3 ≦ d50 ≦ 20 (nm)
(However, d50 is the same as above)
When the value of d50 exceeds 20 nm, the adhesion of the inorganic oxide hydrate particles to the support decreases, the inorganic oxide hydrate particles fall off, and the coating layer easily peels off. There is a possibility that workability is lowered and heat resistance is also lowered. On the other hand, inorganic oxide hydrate particles having a d50 value of less than 3 nm are difficult to produce.
The inorganic oxide hydrate particles preferably satisfy the following (1) ′.

(1)’20≦d(F)/d50≦2000
d(F)/d50(d(F)は有機繊維の平均直径を表す。)が20未満である場合は、無機酸化物水和物粒子が脱落したり、支持体被覆層が剥離し易くなる。一方、d(F)/d50が2000を超える場合は、セパレータが厚くなり過ぎ、使用したリチウムイオン二次電池のエネルギー密度が低下するため、20≦d(F)/d50≦2000、より好ましくは200≦d(F)/d50≦1000になるような有機繊維と無機酸化物水和物粒子を使用することが好ましい。
(1) '20 ≦ d (F) / d50 ≦ 2000
When d (F) / d50 (d (F) represents the average diameter of the organic fibers) is less than 20, the inorganic oxide hydrate particles fall off or the support coating layer easily peels off. . On the other hand, when d (F) / d50 exceeds 2000, the separator becomes too thick and the energy density of the lithium ion secondary battery used decreases, so 20 ≦ d (F) / d50 ≦ 2000, more preferably It is preferable to use organic fibers and inorganic oxide hydrate particles that satisfy 200 ≦ d (F) / d50 ≦ 1000.

さらに、無機酸化物水和物粒子は、下記の(2)を満足するものであることが好ましい。   Furthermore, the inorganic oxide hydrate particles preferably satisfy the following (2).

(2)0≦α≦2.5
(但し、αは前記と同様)
αの値が2.5を超える場合は、無機酸化物水和物粒子の支持体への密着性が低下し、無機酸化物水和物粒子が脱落したり、被覆層が剥離し易くなることがある。
(2) 0 ≦ α ≦ 2.5
(However, α is the same as above)
If the value of α exceeds 2.5, the adhesion of the inorganic oxide hydrate particles to the support will be reduced, and the inorganic oxide hydrate particles will fall off or the coating layer will be easily peeled off. There is.

無機酸化物水和物としては、実質的に非導電性であり、電解質、電池を作成するために使用する他の材料に対して化学的に安定であり、かつ電気化学的にも安定であるものであれば、特に限定されない。入手が容易であること、経済性の点から、アルミナ水和物、シリカ水和物、チタニア水和物、ジルコニア水和物が好ましい。シリカ水和物、アルミナ水和物がさらに好ましく、アルミナ水和物が特に好ましい。また、複数の無機酸化物水和物を組合わせて使用してもよい。
アルミナ水和物には、結晶系によってギプサイト、バイヤライト、ベーマイト、擬ベーマイト、ダイアスポア、無定形などが存在する。いずれも使用できるが、ベーマイトあるいは擬ベーマイトが好ましい。ベーマイトは、組成式Al23・nH2O(n=1〜1.5)で表されるアルミナ水和物の結晶である。また、擬ベーマイトは、ベーマイトのコロイド状凝集体を指している。
Inorganic oxide hydrate is substantially non-conductive, chemically stable to electrolytes, other materials used to make batteries, and electrochemically stable If it is a thing, it will not specifically limit. Alumina hydrate, silica hydrate, titania hydrate, and zirconia hydrate are preferable from the viewpoint of easy availability and economy. Silica hydrate and alumina hydrate are more preferable, and alumina hydrate is particularly preferable. A plurality of inorganic oxide hydrates may be used in combination.
Alumina hydrate includes gypsite, bayerite, boehmite, pseudoboehmite, diaspore, amorphous and the like depending on the crystal system. Either can be used, but boehmite or pseudoboehmite is preferred. Boehmite is a crystal of alumina hydrate represented by the composition formula Al 2 O 3 .nH 2 O (n = 1 to 1.5). Pseudoboehmite refers to a colloidal aggregate of boehmite.

無機酸化物水和物粒子の形状は特に限定されないが、より効果的に内部短絡を防ぐためには、板状粒子が好ましい。本発明で板状粒子とは、最大長さと最小長さの比が2を超える粒子を、球状粒子とは、最大長さと最小長さの比が1〜2である粒子を意味する。板状粒子には、平板面の長軸方向長さ(長径)と短軸方向長さ(短径)の比(アスペクト比)によって、柱状、繊維状など各種形状の粒子が包含される。内部短絡を防ぐ効果を大きくするためには、アスペクト比が1〜50である粒子が好ましく、1〜2である粒子がさらに好ましい。   The shape of the inorganic oxide hydrate particles is not particularly limited, but in order to prevent internal short circuit more effectively, plate-like particles are preferable. In the present invention, a plate-like particle means a particle having a maximum length / minimum length ratio exceeding 2, and a spherical particle means a particle having a maximum length / minimum length ratio of 1 to 2. The plate-like particles include particles having various shapes such as a columnar shape and a fiber shape depending on the ratio (aspect ratio) of the length (major axis) and the minor axis direction length (minor axis) of the flat plate surface. In order to increase the effect of preventing internal short circuit, particles having an aspect ratio of 1 to 50 are preferable, and particles having 1 to 2 are more preferable.

無機酸化物水和物粒子を含有する支持体被覆層には、さらに、オルガノポリシロキサンを含有することが好ましい。オルガノポリシロキサンが含まれていると、支持体と被覆層との密着性が向上する。オルガノポリシロキサンは、ケイ素−酸素結合(Si−O−Si)の繰り返し単位を有するポリマーで、かつケイ素原子が少なくとも1個の有機基で置換されている化合物である。オルガノポリシロキサンとしては、メチルポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルスチレン変成シリコーン、長鎖アルキル変成シリコーン、ポリエーテル変成シリコーン、アミノ変成シリコーン、カルビノール変成シリコーン、エポキシ変成シリコーン、カルボキシル変成シリコーン、メルカプト変成シリコーン、メタクリル変成シリコーンなどが挙げられる。   The support coating layer containing the inorganic oxide hydrate particles preferably further contains an organopolysiloxane. When the organopolysiloxane is contained, the adhesion between the support and the coating layer is improved. The organopolysiloxane is a polymer having a repeating unit of silicon-oxygen bond (Si—O—Si), and a silicon atom is substituted with at least one organic group. Organopolysiloxanes include methylpolysiloxane, dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, methylhydrogenpolysiloxane, methylstyrene modified silicone, long chain alkyl modified silicone, polyether modified silicone, amino modified silicone, carbinol modified silicone, Examples thereof include epoxy-modified silicone, carboxyl-modified silicone, mercapto-modified silicone, and methacryl-modified silicone.

オルガノポリシロキサンの含量としては、支持体被覆層に対して10〜90体積%の範囲が好ましく、より好ましくは30〜70体積%である。   As content of organopolysiloxane, the range of 10-90 volume% is preferable with respect to a support body coating layer, More preferably, it is 30-70 volume%.

無機酸化物水和物粒子を含有する支持体被覆層の厚さは10〜400nmであり、好ましくは20〜100nmである。厚さが10nmより薄い場合は、均一に被覆することが困難となり、耐熱性の向上効果が発現され難い。一方、厚さが400nmより厚い場合は、被覆層が剥離し易くなる。   The thickness of the support coating layer containing the inorganic oxide hydrate particles is 10 to 400 nm, preferably 20 to 100 nm. When the thickness is less than 10 nm, it is difficult to coat uniformly, and the effect of improving heat resistance is hardly exhibited. On the other hand, when the thickness is larger than 400 nm, the coating layer is easily peeled off.

支持体は有機繊維から形成される織布又は不織布であって、不織布は紙であってもよい。   The support may be a woven or non-woven fabric formed from organic fibers, and the non-woven fabric may be paper.

支持体となる織布又は不織布を形成する有機繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリエチレン及びその共重合体、ポリプロピレン及びその共重合体などのポリオレフィン;セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース誘導体;ポリアクリロニトリル;ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどを挙げることができ、2種類以上の繊維を含有させてもよい。   Examples of the organic fiber forming the woven or non-woven fabric used as the support include polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate; polyolefins such as polyethylene and copolymers thereof, polypropylene and copolymers thereof; cellulose, carboxy Examples thereof include cellulose derivatives such as methylcellulose and hydroxypropylcellulose; polyacrylonitrile; polyamide, polyamideimide, polyimide and the like, and two or more kinds of fibers may be included.

支持体の厚さは10〜70μmであり、好ましくは15〜50μmである。支持体が厚過ぎると、使用したリチウムイオン二次電池のエネルギー密度が低下する。一方、薄過ぎると、セパレータの強度が小さくなり、加工性が低下する。   The thickness of the support is 10 to 70 μm, preferably 15 to 50 μm. When the support is too thick, the energy density of the used lithium ion secondary battery is lowered. On the other hand, if it is too thin, the strength of the separator is reduced and workability is reduced.

支持体を形成する有機繊維の平均直径は1000〜15000nmであり、より好ましくは2000〜10000nmである。本発明において、支持体を形成する有機繊維の平均直径とは、支持体である織布又は不織布の表面を走査型電子顕微鏡により撮影(倍率500〜10000倍)して得た写真から無作為に10箇所を選んで繊維の直径を測定し、算出した平均値(n=10)を意味する。支持体を形成する有機繊維が太すぎると、セパレータの空隙が大きくなるため、内部短絡を生じる可能性が増大し、さらにセパレータが厚くなるため、使用したリチウムイオン二次電池のエネルギー密度が低下する。一方、細すぎると、セパレータの強度が小さくなり、加工性が低下する。   The average diameter of the organic fiber forming the support is 1000 to 15000 nm, more preferably 2000 to 10,000 nm. In the present invention, the average diameter of the organic fibers forming the support is randomly determined from a photograph obtained by photographing the surface of a woven or non-woven fabric as a support with a scanning electron microscope (magnification 500 to 10,000 times). It means the average value (n = 10) calculated by selecting the 10 locations and measuring the diameter of the fiber. If the organic fiber forming the support is too thick, the gaps in the separator will increase, increasing the possibility of causing an internal short circuit, and further increasing the thickness of the separator, thus reducing the energy density of the lithium ion secondary battery used. . On the other hand, if it is too thin, the strength of the separator is reduced and workability is reduced.

前記した支持体の厚さ、及び支持体を形成する有機繊維の平均直径から、目付量としては5〜30g/m2が好ましく、さらに10〜25g/m2が好ましい。 The thickness of the support described above, and the average diameter of the organic fibers forming the support is preferably 5 to 30 g / m 2 as a weight per unit area, further 10 to 25 g / m 2 is preferred.

また、本発明のセパレータが有機繊維から形成される不織布支持体からなる場合は、その不織布に繊維直径が1μm以下のフィブリル化した繊維を含有していてもよい。   Moreover, when the separator of this invention consists of a nonwoven fabric support body formed from an organic fiber, you may contain the fibrillated fiber whose fiber diameter is 1 micrometer or less in the nonwoven fabric.

本発明のセパレータの空隙率としては20〜80%であることが好ましく、さらに30〜70%であることが好ましい。空隙率が20%を下回る場合は、リチウムイオンの透過性が大きく低下する。一方、空隙率が80%を上回る場合は、セパレータの強度が低下したり、内部短絡し易くなる。   The porosity of the separator of the present invention is preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 70%. When the porosity is less than 20%, the lithium ion permeability is greatly reduced. On the other hand, when the porosity exceeds 80%, the strength of the separator is reduced or internal short circuit is easily caused.

本発明のセパレータの製造方法について説明する。   The manufacturing method of the separator of this invention is demonstrated.

支持体を形成する有機繊維表面に、ゾルゲル法により、無機酸化物水和物粒子からなる被覆層を形成できる。すなわち、前記した物性(材質、繊維平均直径、厚さなど)を有する有機繊維からなる織布又は不織布に無機酸化物水和物ゾルを支持体に塗布、乾燥することにより被覆層を形成できる。   A coating layer composed of inorganic oxide hydrate particles can be formed on the surface of the organic fiber forming the support by a sol-gel method. That is, a coating layer can be formed by applying an inorganic oxide hydrate sol to a support on a woven or non-woven fabric made of organic fibers having the above-described physical properties (material, average fiber diameter, thickness, etc.) and drying.

本発明のセパレータを製造するために使用する有機繊維からなる織布又は不織布としては、前記した物性を有するものであれば、市販品を利用できる。不織布を製造する場合は、一般的な方法を利用できる。すなわち、有機繊維からなる繊維ウェブを形成し、ウェブ内の繊維を接着、融着、絡合させることにより不織布を製造することができる。繊維ウェブの形成方法としては、例えば、カード法、エアレイ法等の乾式法、抄紙法等の湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法等が挙げられる。ピンホールの生じ難さ、機械強度を重視したセパレータを得ようとする場合は、均質で緻密な繊維ウェブが得られる湿式法が好ましい。湿式法では、数mm長の短繊維を水中に分散して均一な抄紙スラリーとし、抄紙機を用いて繊維ウェブを形成する。繊維ウェブから不織布を製造する方法としては、ケミカルボンド法、サーマルボンド法、水流交絡法、ニードルパンチ法等が挙げられる。均質性が高く緻密な不織布を得ようとする場合は、ケミカルボンド法、サーマルボンド法が好ましい。このようにして得られた有機繊維からなる不織布は、さらに、カレンダーなどによって加圧して、厚さを調整したり、あるいは均一化することが好ましい。   As the woven or non-woven fabric made of organic fibers used for producing the separator of the present invention, commercially available products can be used as long as they have the above-described physical properties. When manufacturing a nonwoven fabric, a general method can be utilized. That is, a non-woven fabric can be produced by forming a fiber web made of organic fibers and bonding, fusing, and entanglement of the fibers in the web. Examples of the method for forming the fiber web include a dry method such as a card method and an air array method, a wet method such as a papermaking method, a spun bond method, and a melt blow method. When it is desired to obtain a separator with an emphasis on the difficulty of pinholes and mechanical strength, a wet method capable of obtaining a homogeneous and dense fiber web is preferred. In the wet method, short fibers having a length of several millimeters are dispersed in water to form a uniform papermaking slurry, and a fiber web is formed using a papermaking machine. Examples of a method for producing a nonwoven fabric from a fiber web include a chemical bond method, a thermal bond method, a hydroentanglement method, and a needle punch method. When trying to obtain a dense nonwoven fabric with high homogeneity, the chemical bond method and the thermal bond method are preferable. The nonwoven fabric made of organic fibers thus obtained is preferably further pressurized by a calender or the like to adjust the thickness or make it uniform.

無機酸化物水和物ゾルとしては、平均粒子径について、前記(1)を満足するアルミナ水和物、シリカ水和物、チタニア水和物、ジルコニア水和物が分散している水性ゾル(分散媒:水、水−水溶性有機溶媒)、又はオルガノゾル(分散媒:有機溶媒、水分量は10質量%以下)が好ましく、前記(2)を満足するものがさらに好ましい。本発明において水溶性有機溶媒とは、20℃の水にある割合で相溶し得る有機溶媒を指し、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、酢酸などの低級カルボン酸、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。必要に応じて、無機酸化物水和物ゾルは、無機酸化物水和物粒子を媒質中に安定に存在させるために、酸、アルカリなどの分散安定化剤を含んでいてもよい。前記(1)及び(2)を満足するものであれば、無機酸化物水和物ゾルは市販品を購入してもよいし、公知の方法により合成することもできる。   The inorganic oxide hydrate sol is an aqueous sol (dispersion) in which alumina hydrate, silica hydrate, titania hydrate, and zirconia hydrate satisfying the above (1) with respect to the average particle size are dispersed. Medium: water, water-water-soluble organic solvent) or organosol (dispersion medium: organic solvent, water content is 10% by mass or less) is preferable, and those satisfying the above (2) are more preferable. In the present invention, the water-soluble organic solvent refers to an organic solvent that can be dissolved in water at a temperature of 20 ° C., alcohols such as methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, and glycerin, ketones such as acetone, acetic acid, and the like. And aprotic polar solvents such as tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone. If necessary, the inorganic oxide hydrate sol may contain a dispersion stabilizer such as an acid or an alkali so that the inorganic oxide hydrate particles are stably present in the medium. As long as the above (1) and (2) are satisfied, the inorganic oxide hydrate sol may be purchased commercially or synthesized by a known method.

無機酸化物水和物ゾルとしては、アルミナ水和物が分散しているものが好ましく、ベーマイト又は擬ベーマイトが分散しているゾルが特に好ましい。市販されているアルミナ水和物が分散している水性ゾル、オルガノゾルとしては、「アルミゾル−10A」、「アルミゾル−A2」、「アルミゾル−10D」(商標、川研ファインケミカル(株)製)、などが挙げられる。   As the inorganic oxide hydrate sol, those in which alumina hydrate is dispersed are preferable, and sols in which boehmite or pseudoboehmite is dispersed are particularly preferable. Examples of aqueous sols and organosols in which commercially available alumina hydrate is dispersed include “Aluminum Sol-10A”, “Aluminum Sol-A2”, “Aluminum Sol-10D” (trademark, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.), etc. Is mentioned.

シリカ水和物を被覆しようとする場合など、無機酸化物水和物ゾル前駆体が加水分解に対して適度な安定性を有する場合は、ゾル前駆体含有液を塗布、乾燥する方法によっても被覆層を形成できる。無機酸化物水和物ゾル前駆体とは、加水分解により無機酸化物水和物を生成する化合物で、加水分解性基を有する金属化合物である(前記の特許文献6を参照)。加水分解性基としては、塩素原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが例示できる。しかし、この方法は支持体に塗布した後に加水分解するため、支持体により加水分解条件が制限されるため、無機酸化物水和物ゾル前駆体によっては、前記(1)、(2)を満足する無機酸化物水和物粒子が得られないことがある。   If the inorganic oxide hydrate sol precursor has moderate stability to hydrolysis, such as when trying to coat silica hydrate, it can also be coated by applying and drying the sol precursor-containing liquid. Layers can be formed. The inorganic oxide hydrate sol precursor is a compound that generates an inorganic oxide hydrate by hydrolysis, and is a metal compound having a hydrolyzable group (see Patent Document 6). Examples of the hydrolyzable group include a chlorine atom, an alkoxy group, and an acyloxy group. However, since this method hydrolyzes after being applied to the support, the hydrolysis conditions are limited by the support. Therefore, depending on the inorganic oxide hydrate sol precursor, the above (1) and (2) are satisfied. Inorganic oxide hydrate particles may not be obtained.

前記したオルガノポリシロキサンを含有させる場合は、支持体被覆層に対して10〜90質量%、より好ましくは30〜70質量%の範囲になるように調節して添加する。   When the above-mentioned organopolysiloxane is contained, it is added so as to be in the range of 10 to 90% by mass, more preferably 30 to 70% by mass with respect to the support coating layer.

オルガノポリシロキサンの代わりに、オルガノポリシロキサン前駆体(加水分解、縮重合によりオルガノポリシロキサンを生成する有機ケイ素化合物)を使用してもよい。オルガノポリシロキサン前駆体はケイ素原子に1個以上の前記した加水分解性基(好ましくはアルコキシ基、アシルオキシ基)が置換された有機ケイ素化合物であり、メトキシトリメチルシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシランなどのアルコキシシラン、アセトキシトリメチルシラン、ジアセトキシジメチルシラン、メチルトリアセトキシシランなどのアシルオキシシラン、及びシランカップリング剤などが挙げられる。複数のオルガノポリシロキサン前駆体を組合わせて使用してもよい。   Instead of the organopolysiloxane, an organopolysiloxane precursor (an organosilicon compound that generates an organopolysiloxane by hydrolysis or condensation polymerization) may be used. The organopolysiloxane precursor is an organosilicon compound in which one or more hydrolyzable groups (preferably alkoxy groups or acyloxy groups) are substituted on silicon atoms, and includes methoxytrimethylsilane, dimethyldimethoxysilane, and methyltrimethoxysilane. And alkoxysilanes such as phenyltrimethoxysilane and tetramethoxysilane, acyloxysilanes such as acetoxytrimethylsilane, diacetoxydimethylsilane, and methyltriacetoxysilane, and silane coupling agents. A plurality of organopolysiloxane precursors may be used in combination.

シランカップリング剤とは、加水分解性基、及び有機化合物との反応性や相互作用を有する炭素官能基を有する有機ケイ素化合物である。例えば、一般式(1)   The silane coupling agent is an organosilicon compound having a hydrolyzable group and a carbon functional group having reactivity and interaction with the organic compound. For example, the general formula (1)

Figure 0005793332
(ただし、式(1)中、Rはエポキシ基、エポキシシクロヘキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、メルカプト基、置換基を有していてもよいアミノ基、水酸基からなる群から選ばれた基、R、R、Rは各々独立に、炭素数1〜6の鎖状のアルキル基、フェニル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のハロゲノアルキル基からなる群から選ばれた基、Xは下記一般式(2)(式(2)中、m+nは0〜6の整数である)で表される2価のメチレン基)
で表される有機ケイ素化合物である。
Figure 0005793332
(In the formula (1), R 1 is selected from the group consisting of an epoxy group, an epoxycyclohexyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, a mercapto group, an optionally substituted amino group, and a hydroxyl group. R 2 , R 3 and R 4 are each independently a chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, a halogen atom, or a halogenoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. X is a divalent methylene group represented by the following general formula (2) (wherein m + n is an integer of 0 to 6):
It is an organosilicon compound represented by.

Figure 0005793332
シランカップリング剤としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシ
ドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、2−ヒドロキシエチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
シランカップリング剤の反応性官能基としてエポキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基を有するシランカップリング剤がより好ましく、エポキシ基を有するシランカップリング剤が特に好ましい。
Figure 0005793332
Examples of silane coupling agents include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, Vinyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) a Nopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-hydroxypropyltrimethoxysilane, 2-hydroxyethyltrimethoxysilane, 3- And chloropropyltrimethoxysilane.
A silane coupling agent having an epoxy group, a vinyl group, an acryloyl group or a methacryloyl group as a reactive functional group of the silane coupling agent is more preferable, and a silane coupling agent having an epoxy group is particularly preferable.

オルガノポリシロキサン前駆体を使用する場合は、縮重合触媒を共存させることが好ましい。縮重合触媒の含有量は、オルガノポリシロキサン前駆体に対して、0.1〜5.0質量%の範囲が好ましく、より好ましくは0.5〜3.0質量%である。オルガノポリシロキサン前駆体の縮重合触媒としては、アルキルチタン酸塩、オクチル酸錫およびジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジマレート等のカルボン酸の金属塩、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、テトラエチルペンタミン等のアミン類、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤、p−トルエンスルホン酸、フタル酸、塩酸等の酸類;アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート等のアルミニウム化合物、水酸化カリウムなどのアルカリ触媒、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、チタニウムテトラアセチルアセトネート等のチタニウム化合物等が挙げられる。   When using an organopolysiloxane precursor, it is preferable to coexist a condensation polymerization catalyst. The content of the condensation polymerization catalyst is preferably in the range of 0.1 to 5.0% by mass, more preferably 0.5 to 3.0% by mass with respect to the organopolysiloxane precursor. As polycondensation catalysts for organopolysiloxane precursors, metal salts of carboxylic acids such as alkyl titanates, tin octylate and dibutyltin dilaurate, dioctyltin dimaleate, N- (2-aminoethyl) ethanolamine, tetraethylpentamine Amino group-containing silane coupling agents such as N-β-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-aminoethyl-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, p-toluenesulfonic acid, Acids such as phthalic acid and hydrochloric acid; aluminum compounds such as aluminum alkoxide and aluminum chelate; alkali catalysts such as potassium hydroxide; titanium compounds such as tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate and titanium tetraacetylacetonate That.

被覆層の支持体への密着性を向上させるために、支持体表面をコロナ放電処理又はプラズマ放電処理してもよい。   In order to improve the adhesion of the coating layer to the support, the support surface may be subjected to corona discharge treatment or plasma discharge treatment.

無機酸化物水和物粒子を含有する支持体被覆層の厚さが10〜400nm、好ましくは20〜100nmになるように、無機酸化物水和物、必要に応じて、さらにオルガノポリシロキサンを含有する塗液を支持体に塗布する。支持体被覆層に前記したオルガノポリシロキサンを含有させる場合には、オルガノポリシロキサンを含有する無機酸化物水和物ゾルを支持体に塗布、乾燥する方法、オルガノポリシロキサン溶液を支持体に塗布、乾燥した後に、無機酸化物水和物ゾルを塗布、乾燥する方法、無機酸化物水和物ゾルを塗布、乾燥した後に、オルガノポリシロキサン溶液を塗布、乾燥する方法、オルガノポリシロキサン溶液を支持体に塗布、乾燥した後に、オルガノポリシロキサンを含有する無機酸化物水和物ゾルを支持体に塗布、乾燥する方法などにより被覆層を形成できる。   Inorganic oxide hydrate and, if necessary, further contain organopolysiloxane so that the thickness of the support coating layer containing inorganic oxide hydrate particles is 10 to 400 nm, preferably 20 to 100 nm. The coating liquid to be applied is applied to the support. When the above-mentioned organopolysiloxane is contained in the support coating layer, a method of applying an inorganic oxide hydrate sol containing organopolysiloxane to the support and drying, applying an organopolysiloxane solution to the support, Method of applying and drying inorganic oxide hydrate sol after drying, Method of applying and drying organopolysiloxane solution after applying and drying inorganic oxide hydrate sol, Supporting organopolysiloxane solution After coating and drying, a coating layer can be formed by a method of coating and drying an inorganic oxide hydrate sol containing organopolysiloxane on a support.

塗液の粘度、所望する被覆層の形状、大きさに応じて、各種の一般的な塗布方法が採用できる。塗布方法としては、流涎・浸漬法、ドクターブレードコート法、ナイフコート法、バーコート法、スピンコート法、グラビアコート法、スクリーンコート法、スプレーによる噴霧法、ロールコート法などが挙げられる。生産効率が高いことから、ロールコート法が好ましい。塗布しようとする支持体の搬送速度は、所望の被覆層の厚さなどにより適宜調整すればよいが、0.5〜50m/分の範囲が好ましい。   Various general coating methods can be employed depending on the viscosity of the coating liquid and the desired shape and size of the coating layer. Examples of the coating method include fluency / dipping method, doctor blade coating method, knife coating method, bar coating method, spin coating method, gravure coating method, screen coating method, spraying method by spray, roll coating method and the like. The roll coating method is preferable because of high production efficiency. The conveying speed of the support to be applied may be appropriately adjusted depending on the desired thickness of the coating layer, but is preferably in the range of 0.5 to 50 m / min.

使用する有機繊維からなる支持体が変質(変色、収縮、軟化、溶融など)しない範囲の温度で乾燥する。例えば、支持体の材質がポリプロピレンの場合には、乾燥温度は20〜130℃、ポリエステルの場合には20〜200℃である。
〔リチウムイオン二次電池〕
本発明のリチウムイオン二次電池は前記した本発明の非水電解液電池用セパレータを用いることが特徴であり、電極及び電解液等は公知のものを用いることができ、公知の製造法により製造可能である。
It is dried at a temperature that does not change the quality of the support made of organic fibers used (discoloration, shrinkage, softening, melting, etc.). For example, when the material of the support is polypropylene, the drying temperature is 20 to 130 ° C., and when polyester is 20 to 200 ° C.
[Lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery of the present invention is characterized by using the separator for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention described above, and known electrodes and electrolytes can be used and manufactured by a known manufacturing method. Is possible.

電極を構成する正極には、活物質としては例えばLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiFePO4等のリチウム含有金属酸化物や、これらの物質を任意の割合で混合したものを用いることができる。又、これらの遷移金属部分をAl等の他の元素で置換したものを用いることもできる。この活物質をカーボンブラック等の導電助剤、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)やスチレンブタジエンゴム(SBR)等の結着剤、及びカルボキシメチルセルロース(CMC)等の増粘剤と共にN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の有機溶媒又は、水溶媒中に分散させ、アルミニウム等の金属箔上に塗布し、溶剤を乾燥させる等の方法により正極を形成する。 For the positive electrode constituting the electrode, as the active material, for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , lithium-containing metal oxides such as LiFePO 4 , What mixed these substances in arbitrary ratios can be used. Moreover, what substituted these transition metal parts with other elements, such as Al, can also be used. N-methyl-2-pyrrolidone together with a conductive aid such as carbon black, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and styrene butadiene rubber (SBR), and a thickener such as carboxymethylcellulose (CMC). A positive electrode is formed by a method of dispersing in an organic solvent such as (NMP) or an aqueous solvent, applying the solution on a metal foil such as aluminum, and drying the solvent.

負極には活物質としては例えば黒鉛材料、非晶質炭素材料、ケイ素材料、リチウム金属やリチウム合金化合物等、又はこれらの物質を任意の割合で混合したものを用いることができる。この活物質をカーボンブラック等の導電助剤、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)やスチレンブタジエンゴム(SBR)等の結着材、及びカルボキシメチルセルロース(CMC)等の増粘材と共にN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の有機溶媒又は、水溶媒中に分散させ、銅等の金属箔上に塗布し、溶剤を乾燥させる等の方法により負極を形成する。   As the active material, for example, a graphite material, an amorphous carbon material, a silicon material, lithium metal, a lithium alloy compound, or the like, or a mixture of these materials at an arbitrary ratio can be used for the negative electrode. N-methyl-2-pyrrolidone together with a conductive aid such as carbon black, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and styrene butadiene rubber (SBR), and a thickener such as carboxymethylcellulose (CMC). A negative electrode is formed by a method of dispersing in an organic solvent such as (NMP) or an aqueous solvent, applying the solution on a metal foil such as copper, and drying the solvent.

非水電解液には、例えば非水溶媒にリチウム塩等の電解質を溶解させたものを用いることができる。非水溶媒としては高誘電率溶媒である環状カーボネート類、例えばプロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC)等や、低粘度溶媒である鎖状カーボネート類、例えばジエチルカーボネート(DEC)やジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等のうち1種又は、2種以上を混合したものを用いることができる。電解質に用いるリチウム塩としては、無機リチウム塩等、例えばLiPF6やLiBF4、又は、有機リチウム塩等例えばLiN(SO2CF3)2(LiTFSI)やLiCF3SO3等を用いることができ、これらのリチウム塩を2種以上混合したものも用いることができる。また、この電解液には負極保護膜形成剤、例えばビニレンカーボネート(VC)や難燃性付与剤、過充電防止剤等の各種添加剤を加えることも可能である。 As the non-aqueous electrolyte, for example, a solution obtained by dissolving an electrolyte such as a lithium salt in a non-aqueous solvent can be used. Nonaqueous solvents include cyclic carbonates that are high dielectric constant solvents such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), and chain carbonates that are low viscosity solvents such as diethyl carbonate (DEC) and dimethyl carbonate ( DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), or the like may be used alone or in combination of two or more. As the lithium salt used in the electrolyte, inorganic lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 , or organic lithium salts such as LiN (SO 2 CF 3 ) 2 (LiTFSI) and LiCF 3 SO 3 can be used, A mixture of two or more of these lithium salts can also be used. Moreover, it is also possible to add various additives, such as a negative electrode protective film formation agent, for example, vinylene carbonate (VC), a flame retardance imparting agent, an overcharge prevention agent, to this electrolyte solution.

外装体としては材質、形状によらず、例えばアルミやステンレススチール等の金属製の円筒缶や角型缶、又はアルミ等の金属箔の表面をポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等により表面をコーティングしたアルミラミネートフィルムを用いたシート型の外装体等が挙げられる。   Regardless of the material and shape of the exterior body, for example, a cylindrical can or square can made of metal such as aluminum or stainless steel, or aluminum whose surface is coated with polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, etc. Examples thereof include a sheet-type exterior body using a laminate film.

本発明のリチウムイオン二次電池には、正極と負極をセパレータを介して交互に積層することにより製造される積層型リチウムイオン二次電池、及び正極と負極をセパレータを介して渦巻状(円筒型)または扁平状(角型)に捲回することにより製造される捲回型リチウムイオン二次電池が含まれる。   The lithium ion secondary battery of the present invention includes a stacked lithium ion secondary battery manufactured by alternately stacking positive and negative electrodes via separators, and a spiral (cylindrical type) of positive and negative electrodes via separators. Or a wound lithium ion secondary battery manufactured by winding into a flat shape (square shape).

次に、実施例を示し、更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Next, examples will be shown and described in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

実施例中の各値は、以下の方法により求めた。   Each value in the examples was determined by the following method.

〔粒子径・粒度分布〕
動的光散乱式粒子径・粒度分布測定装置(商標“ナノトラック UPA−EX150”、日機装(株) 製)により測定した。なお、粒子形状が球状でない場合は、それと同一体積に相当する球の直径に変換している。
[Particle size / size distribution]
It was measured by a dynamic light scattering type particle size / particle size distribution measuring device (trademark “Nanotrack UPA-EX150”, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). When the particle shape is not spherical, it is converted to a sphere diameter corresponding to the same volume.

〔繊維の平均直径〕
支持体である織布又は不織布の表面を走査型電子顕微鏡(JSM−5500LV、日本電子(株)製)により撮影(倍率500〜10000倍)して得た写真から無作為に10箇所を選んで繊維の直径を測定し、すべての繊維直径(n=10)の平均値を求めて、繊維の平均直径とした。
[Average fiber diameter]
Ten locations were selected at random from a photograph obtained by photographing the surface of a woven or nonwoven fabric as a support with a scanning electron microscope (JSM-5500LV, manufactured by JEOL Ltd.) (magnification 500 to 10,000 times). The diameter of the fiber was measured, and the average value of all the fiber diameters (n = 10) was obtained to obtain the average diameter of the fibers.

〔空隙率〕
水銀ポロシメーター(PoreMaster 60−GT、Quantachrome Instruments Co.製)により、細孔径分布(累積細孔容積)を測定し、下式によりセパレータの空隙率を算出した。
[Porosity]
The pore size distribution (cumulative pore volume) was measured with a mercury porosimeter (PoreMaster 60-GT, manufactured by Quantachrome Instruments Co.), and the porosity of the separator was calculated according to the following equation.

空隙率(%)=細孔容積P(cm)/試料の嵩容積(cm)×100
細孔容積P(cm)=累積細孔容積(cm−1)×試料重量(g)
試料の嵩容積(cm)=セル全容積(cm)−試料を除くセル内容積(cm
Porosity (%) = pore volume P (cm 3 ) / bulk volume of sample (cm 3 ) × 100
Pore volume P (cm 3 ) = cumulative pore volume (cm 3 g −1 ) × sample weight (g)
Bulk volume of sample (cm 3 ) = total cell volume (cm 3 ) −cell internal volume excluding sample (cm 3 )

〔引張強度、破断伸び〕
セパレータをJIS K 7127試験片タイプ2のダンベルで打ち抜いて、試験片(10mm×150mm×0.03mm)を作製した。作製した試験片をテンシロン万能試験機(RTC−1310A型、(株)エ−・アンド・デイ製)にセットし、引張り速度50mm/min、掴み具間距離100mmの条件で引張り強度、破断伸びを測定した。
[Tensile strength, elongation at break]
The separator was punched with a JIS K 7127 test piece type 2 dumbbell to prepare a test piece (10 mm × 150 mm × 0.03 mm). The prepared test piece is set on a Tensilon universal testing machine (RTC-1310A type, manufactured by A & D Co., Ltd.), and the tensile strength and elongation at break are measured under the conditions of a pulling speed of 50 mm / min and a distance between grips of 100 mm. It was measured.

dx:動的光散乱法により測定した無機酸化物水和物粒子の粒度分布において、小さな粒子側から起算した体積累計x体積%の粒子直径
α:(d90−d10)/d50
dx: Particle size of cumulative volume x volume% calculated from the small particle side in the particle size distribution of the inorganic oxide hydrate particles measured by the dynamic light scattering method α: (d90-d10) / d50

〔耐熱性〕
先端部0.3mmのハンダごてを各温度に熱し、セパレータに15秒接触させた際に空く穴の大きさを測定した。
〔Heat-resistant〕
A soldering iron with a tip of 0.3 mm was heated to various temperatures, and the size of the hole that was opened when the soldering iron was brought into contact with the separator for 15 seconds was measured.

セパレータ1
水性ベーマイトゾル(商標「アルミゾル−10A」、ベーマイト含量:10質量%、川研ファインケミカル(株) 製、d50:8nm、α:0.82)を、濃度が1/2になるようにエタノールにより希釈して塗液を調製した。この塗液を、ロールコート法により、ポリエステル製不織布(平均直径:4μm、目付量:14g/m、1×100m、日本バイリーン(株))に塗布した。不織布の搬送速度は6m/minとした。塗布後、100℃の熱風で乾燥させることにより非水電解液電池用セパレータを製造した。
Separator 1
Aqueous boehmite sol (Trademark “Aluminum sol-10A”, boehmite content: 10% by mass, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., d50: 8 nm, α: 0.82) is diluted with ethanol so that the concentration becomes 1/2 Thus, a coating solution was prepared. This coating solution was applied to a non-woven fabric made of polyester (average diameter: 4 μm, basis weight: 14 g / m 2 , 1 × 100 m, Nippon Vilene Co., Ltd.) by a roll coating method. The conveyance speed of the nonwoven fabric was 6 m / min. After application, a separator for a nonaqueous electrolyte battery was produced by drying with hot air at 100 ° C.

得られたセパレータは、空隙率:42.9%、引張強度:10.4MPa、破断伸び:28%であった。また、産業用テープ(登録商標「セロテープ」、品番:405、ニチバン(株))を用いて剥離試験を行なった。10回繰返して試験を行ったが、剥離は観察されなかった。   The obtained separator had a porosity: 42.9%, a tensile strength: 10.4 MPa, and an elongation at break: 28%. In addition, a peel test was performed using an industrial tape (registered trademark “Cello Tape”, product number: 405, Nichiban Co., Ltd.). The test was repeated 10 times, but no peeling was observed.

セパレータ2
水性ベーマイトゾルを、オルガノポリシロキサン前駆体含有水性ベーマイトゾル(商標「アルミゾル CSA−110AD」ベーマイト含量:6.3質量%、オルガノポリシロキサン前駆体:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 6質量%、d50:8nm、α:0.82、川研ファインケミカル(株) 製)に変更した以外は、実施例1と同様にして非水電解液電池用セパレータを得た。得られたセパレータから試験片(約1m)を4点(塗布開始部分、中間部分×2、塗布終了部分)採取して質量を測定することにより、単位面積当たりの被覆質量を算出したところ、1.629、1.610、1.740g、1.68g/mであった。
Separator 2
An aqueous boehmite sol was used as an organopolysiloxane precursor-containing aqueous boehmite sol (Trademark “Aluminosol CSA-110AD” boehmite content: 6.3% by mass, organopolysiloxane precursor: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane 6% by mass, A separator for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that d50: 8 nm, α: 0.82, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.). The resulting test piece from the separator (about 1 m 2) four points (coating start portion, the intermediate portion × 2, coating end portion) by measuring the mass was collected, was calculated coating mass per unit area, It was 1.629, 1.610, 1.740 g, 1.68 g / m 2 .

得られたセパレータは、空隙率:33.3%、引張強度:33.7MPa、破断伸び:27%であった。実施例1と同様にしてテ−プ剥離試験を行ったが、剥離は観察されなかった。   The separator obtained had a porosity of 33.3%, a tensile strength of 33.7 MPa, and an elongation at break of 27%. A tape peeling test was conducted in the same manner as in Example 1, but no peeling was observed.

水性ベーマイトゾル(商標「アルミゾル−A2」ベーマイト含量:10質量%、川研ファインケミカル(株) 製、d50:9nm、α:0.69)をロールコート法により、実施例1と同様のポリエステル製不織布に塗布した。不織布の搬送速度は6m/minとした。塗布後、100℃の熱風で乾燥させることにより非水電解液電池用セパレータを製造した。   A polyester non-woven fabric similar to that of Example 1 was prepared by subjecting an aqueous boehmite sol (trademark “aluminum sol-A2” boehmite content: 10% by mass, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., d50: 9 nm, α: 0.69) to a roll coating method It was applied to. The conveyance speed of the nonwoven fabric was 6 m / min. After application, a separator for a nonaqueous electrolyte battery was produced by drying with hot air at 100 ° C.

ポリエステル製不織布を、平均直径:4μm、目付量:19.2g/m、1×100m、ニッポン高度紙工業(株)製に変更した以外は実施例1と同様にして非水電解液電池用セパレータを得た。 Non-aqueous electrolyte battery in the same manner as in Example 1 except that the polyester non-woven fabric was changed to an average diameter of 4 μm, basis weight: 19.2 g / m 2 , 1 × 100 m, manufactured by Nippon Kogyo Paper Industries Co., Ltd. A separator was obtained.

ポリエステル製不織布を、平均直径:4μm、目付量:19.2g/m、1×100m、ニッポン高度紙工業(株)製に変更した以外は実施例2と同様にして非水電解液電池用セパレータを得た。 For non-aqueous electrolyte batteries in the same manner as in Example 2 except that the polyester non-woven fabric was changed to an average diameter of 4 μm, a basis weight of 19.2 g / m 2 , 1 × 100 m, manufactured by Nippon Kogyo Paper Industries Co., Ltd. A separator was obtained.

オルガノポリシロキサン前駆体含有水性ベーマイトゾル(ベーマイト含量:6.3質量%、オルガノポリシロキサン前駆体:2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン)をロールコート法により、ポリエステル製不織布(実施例1と同様)に塗布した。不織布の搬送速度は6m/minとした。塗布後、100℃の熱風で乾燥させることにより非水電解液電池用セパレータを製造した。   A polyester non-woven fabric (both boehmite content: 6.3% by mass, organopolysiloxane precursor: 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane) by roll coating method with an organopolysiloxane precursor-containing aqueous boehmite sol The same as in Example 1 was applied. The conveyance speed of the nonwoven fabric was 6 m / min. After application, a separator for a nonaqueous electrolyte battery was produced by drying with hot air at 100 ° C.

オルガノポリシロキサン前駆体含有水性ベーマイトゾルに含有されているオルガノポリシロキサン前駆体をビニルトリメトキシシランに変更した以外は実施例6と同様にして非水電解液電池用セパレータを製造した。   A separator for a nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 6 except that the organopolysiloxane precursor contained in the organopolysiloxane precursor-containing aqueous boehmite sol was changed to vinyltrimethoxysilane.

水性ベーマイトゾルをジルコニアゾル(ジルコニア含量:10質量%、d50:17.2nm、α:2.3)に変更した以外は実施例3と同様にして非水電解液電池用セパレータを製造した。   A separator for a nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 3 except that the aqueous boehmite sol was changed to zirconia sol (zirconia content: 10% by mass, d50: 17.2 nm, α: 2.3).

比較例1Comparative Example 1

実施例1で使用したポリエステル製不織布(平均直径:4μm、目付量:14g/m、1×100m、日本バイリーン(株))のテープ剥離試験、空隙率、引張強度、破断伸び、耐熱性を測定した。 Polyester nonwoven fabric used in Example 1 (average diameter: 4 μm, basis weight: 14 g / m 2 , 1 × 100 m, Nippon Vilene Co., Ltd.) tape peel test, porosity, tensile strength, elongation at break, heat resistance It was measured.

比較例2Comparative Example 2

実施例4で使用したポリエステル製不織布(平均直径:4μm、目付量:19.2g/m、1×100m、ニッポン高度紙工業(株))のテープ剥離試験、空隙率、引張強度、破断伸び、耐熱性を測定した。 Tape peeling test, porosity, tensile strength, elongation at break of polyester nonwoven fabric (average diameter: 4 μm, basis weight: 19.2 g / m 2 , 1 × 100 m, Nippon Kogyo Paper Industries Co., Ltd.) used in Example 4 The heat resistance was measured.

比較例3Comparative Example 3

水性ベーマイトゾルを〔ベーマイト含量:10質量%、d50:24.8nm、α:3.12〕の水性ベーマイトゾルに変更した以外は実施例3と同様にして、非水電解液電池用セパレータを得た。   A separator for a non-aqueous electrolyte battery is obtained in the same manner as in Example 3 except that the aqueous boehmite sol is changed to an aqueous boehmite sol having a boehmite content of 10% by mass, d50: 24.8 nm, and α: 3.12. It was.

比較例4Comparative Example 4

水性ベーマイトゾルを〔ベーマイト含量:10質量%、d50:102nm、α:3.74〕の水性ベーマイトゾルに変更した以外は実施例3と同様にして、非水電解液電池用セパレータを得た。   A separator for a nonaqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in Example 3 except that the aqueous boehmite sol was changed to an aqueous boehmite sol having a boehmite content of 10 mass%, d50: 102 nm, and α: 3.74.

比較例5Comparative Example 5

水性ベーマイトゾルをジルコニアゾル(ジルコニア含量:20質量%、d50:87.2nm、α:0.82)に変更した以外は実施例3と同様にして非水電解液電池用セパレータを製造した。   A separator for a nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 3 except that the aqueous boehmite sol was changed to zirconia sol (zirconia content: 20% by mass, d50: 87.2 nm, α: 0.82).

実施例及び比較例のテープ剥離試験、空隙率、引張強度、破断伸び、耐熱性の結果を表1にまとめた。   Table 1 summarizes the results of the tape peeling test, porosity, tensile strength, elongation at break, and heat resistance of Examples and Comparative Examples.

Figure 0005793332
実施例で得られたセパレータを使用して、以下に従って、リチウムイオン二次電池を作製した。
Figure 0005793332
Using the separator obtained in the example, a lithium ion secondary battery was produced according to the following.

〔正極の作製〕
LiNi1/3Mn1/3Co1/3(正極活物質)、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)、カーボンブラック(導電助剤)(88/6/6、質量%)をN−メチル−2−ピロリドンに均一に分散させて正極合剤ペーストを調製した。このペーストを厚さ15μmのアルミニウム箔(正極集電体)の両面に塗布し、溶剤を乾燥させた後、一定の密度となるようプレスして全厚66μmとなるように調整し、所定の大きさ(長さ129mm×幅65.5mm)に切断することにより正極を作製した。
[Production of positive electrode]
LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (positive electrode active material), polyvinylidene fluoride (binder), carbon black (conducting aid) (88/6/6, mass%) with N-methyl A positive electrode mixture paste was prepared by uniformly dispersing in -2-pyrrolidone. This paste is applied to both sides of an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 15 μm, and after drying the solvent, the paste is pressed to a constant density and adjusted to a total thickness of 66 μm. The positive electrode was produced by cutting to length (length 129 mm × width 65.5 mm).

〔負極の作製〕
黒鉛(負極活物質)、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)(90/10、質量%)をN−メチル−2−ピロリドンに均一に分散させて負極合剤ペーストを調製した。このペーストを厚さ10μmの銅箔(負極集電体)の両面に塗布し、溶剤を乾燥させた後、一定の密度となるようプレスして、全厚89μmとなるように調整し、所定の大きさ(長さ138mm×幅70.0mm)に切断することにより負極を作製した。
(Production of negative electrode)
Graphite (negative electrode active material) and polyvinylidene fluoride (binder) (90/10, mass%) were uniformly dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a negative electrode mixture paste. This paste was applied to both sides of a 10 μm thick copper foil (negative electrode current collector), dried after the solvent was pressed to a constant density, adjusted to a total thickness of 89 μm, The negative electrode was produced by cutting into a size (length 138 mm × width 70.0 mm).

〔電解液〕
プロピレンカーボネート/エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート(2/2/6、容量比)からなる混合溶媒に六フッ化リン酸リチウムを1mol/Lとなるように溶解させたものを電解液として用いた。
[Electrolyte]
A solution obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate in a mixed solvent of propylene carbonate / ethylene carbonate / diethyl carbonate (2/2/6, volume ratio) to 1 mol / L was used as an electrolytic solution.

〔外装体〕
ポリプロピレン樹脂を内層にポリエチレン樹脂を外層にし、アルミ箔を中間層としたアルミラミネートフィルムを所定の大きさに2枚切り出し、一方をプレス成型により積層体の大きさの凹部を形成させ、これらを重ね合わせることで外装体とした。
[Exterior body]
Two aluminum laminate films with polypropylene resin as the inner layer and polyethylene resin as the outer layer and aluminum foil as the intermediate layer are cut out to a predetermined size, and one of them is pressed to form a concave portion of the size of the laminate, and these are stacked It was set as the exterior body by uniting.

〔リチウムイオン二次電池〕
前記した実施例で作製したセパレータをΣ状に折込み、その間に、前記により作製した負極と正極を互い違いに挿入して積層体とし、電流取り出し用タブをこれに超音波溶接した。このタブ付積層体を2枚のアルミラミネートフィルム外装体で挟み込み、外周を電解液注入口となる1辺を残して熱溶着させた。電解液注入口から、前記の電解液を適量注入し、真空脱泡して十分含浸させた後、注入口を熱溶着してリチウムイオン二次電池を作製した。
[Lithium ion secondary battery]
The separator produced in the above-described example was folded in a Σ shape, and the negative electrode and the positive electrode produced in the above were alternately inserted into a laminate, and a current extraction tab was ultrasonically welded thereto. The laminated body with tabs was sandwiched between two aluminum laminate film exterior bodies, and the outer periphery was heat-welded leaving one side serving as an electrolyte injection port. An appropriate amount of the above electrolyte solution was injected from the electrolyte solution inlet, vacuum degassed and sufficiently impregnated, and then the inlet was thermally welded to produce a lithium ion secondary battery.

作製したリチウムイオン二次電池を使用して、以下に従って、釘刺試験及び過充電試験を行なった。   Using the produced lithium ion secondary battery, a nail penetration test and an overcharge test were performed according to the following.

〔充電方法〕
作製したリチウムイオン二次電池を一定の力で面方向に均一に加圧した状態で、4.2Vを上限電圧として、0.2C(0.4A)での定電流充電を行い、さらに4.2V到達後から12時間定電圧充電を行った。
[Charging method]
In a state where the prepared lithium ion secondary battery is uniformly pressed in a plane direction with a constant force, a constant current charge at 0.2 C (0.4 A) is performed with 4.2 V as an upper limit voltage, and further, 4. After reaching 2V, constant voltage charging was performed for 12 hours.

〔釘刺試験〕試験A
前記した充電方法でリチウムイオン二次電池を満充電にした。セル中央部に、直径5mmの釘をゆっくりと垂直に貫通させ、そのままの状態で保持し発煙・発火の有無、セル表面温度及び電圧の変化を観測した。
[Nail penetration test] Test A
The lithium ion secondary battery was fully charged by the above charging method. A nail with a diameter of 5 mm was slowly and vertically passed through the center of the cell, and kept as it was, and the presence or absence of smoke / ignition, cell surface temperature, and changes in voltage were observed.

〔過充電試験〕試験B
前記した充電方法でリチウムイオン二次電池を満充電にした。さらに、12Vまで、3C(11.7A)での定電流充電を行い、12V到達後10分以上定電圧充電により保持し、発煙・発火の有無、セル表面温度及び電圧の変化を観測した。
[Overcharge test] Test B
The lithium ion secondary battery was fully charged by the above charging method. Furthermore, constant current charging at 3C (11.7 A) was performed up to 12 V, and held by constant voltage charging for 10 minutes or more after reaching 12 V, and the presence or absence of smoke / ignition, cell surface temperature, and change in voltage were observed.

釘刺試験、過充電試験の結果を表2にまとめた。   The results of the nail penetration test and overcharge test are summarized in Table 2.

Figure 0005793332
Figure 0005793332

本発明の非水電解液電池用セパレータは耐熱性に優れ、加工性が良好であり、かつ生産性が高いので、多数の電池セルが装着される大容量、高エネルギー密度が要求されるリチウムイオン二次電池、それを搭載する電気自動車(HEV、EV)などに有用である。   The separator for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention has excellent heat resistance, good workability, and high productivity. Therefore, a lithium ion that requires a large capacity and high energy density in which a large number of battery cells are mounted. It is useful for a secondary battery and an electric vehicle (HEV, EV) on which it is mounted.

Claims (13)

有機繊維から形成される織布又は不織布支持体と、無機酸化物水和物粒子を含有する支持体被覆層からなる非水電解液電池用セパレータであって、非水電解液用セパレータの空隙率が20〜80%であり、支持体被覆層の厚さが10−400nmであり、有機繊維の平均直径が1〜15μmであり、無機酸化物水和物粒子が、下記の(1)を満足することを特徴とする非水電解液電池用セパレータ。
(1)3≦d50≦20(nm)
(但し、d50は、動的光散乱法により測定した無機酸化物水和物粒子の粒度分布において、小さな粒子側から起算した体積累計50体積%の粒子直径を表す。ただし、粒子形状が球状でない場合は、それと同一体積に相当する球の直径を粒子直径とする。d50の単位はnmである。)
A non-aqueous electrolyte battery separator comprising a woven or non-woven support formed from organic fibers and a support coating layer containing inorganic oxide hydrate particles, the porosity of the non-aqueous electrolyte separator Is 20 to 80%, the thickness of the support coating layer is 10 to 400 nm, the average diameter of the organic fibers is 1 to 15 μm, and the inorganic oxide hydrate particles satisfy the following (1) A separator for a non-aqueous electrolyte battery.
(1) 3 ≦ d50 ≦ 20 (nm)
(However, d50 represents the particle diameter of 50% by volume cumulatively calculated from the small particle side in the particle size distribution of the inorganic oxide hydrate particles measured by the dynamic light scattering method. However, the particle shape is not spherical. (In this case, the diameter of a sphere corresponding to the same volume is defined as the particle diameter. The unit of d50 is nm.)
無機酸化物水和物粒子が、下記の(2)を満足することを特徴とする請求項1に記載の非水電解液電池用セパレータ。
(2)0≦α≦2.5
(但し、αは粒度分布の均一性を示し、α=(d90−d10)/d50で表される。d90は、動的光散乱法により測定した無機酸化物水和物粒子の粒度分布において、小さな粒子側から起算した体積累計90体積%の粒子直径を、同様に、d50及びd10は、それぞれ体積累計50体積%、10体積%の粒子直径を表す。d10及びd90の単位はnmであり、d50は前記定義に同じ。)
The non-aqueous electrolyte battery separator according to claim 1, wherein the inorganic oxide hydrate particles satisfy the following (2).
(2) 0 ≦ α ≦ 2.5
(However, α indicates the uniformity of the particle size distribution and is expressed by α = (d90−d10) / d50. In the particle size distribution of the inorganic oxide hydrate particles measured by the dynamic light scattering method, Similarly, d50 and d10 represent a particle diameter of 90% by volume from the small particle side, and d50 and d10 represent a particle diameter of 50% by volume and 10% by volume, respectively. d50 is the same as the above definition.)
さらに、オルガノポリシロキサンを含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の非水電解液電池用セパレータ。 Furthermore, organopolysiloxane is contained, The separator for nonaqueous electrolyte batteries of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 無機酸化物水和物粒子がアルミナ水和物粒子、シリカ水和物粒子、チタニア水和物粒子、ジルコニア水和物粒子から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解液電池用セパレータ。 The inorganic oxide hydrate particles are at least one selected from alumina hydrate particles, silica hydrate particles, titania hydrate particles, and zirconia hydrate particles. The separator for nonaqueous electrolyte batteries in any one. 無機酸化物水和物粒子がアルミナ水和物粒子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解液電池用セパレータ。 The non-aqueous electrolyte battery separator according to claim 1, wherein the inorganic oxide hydrate particles are alumina hydrate particles. アルミナ水和物粒子の結晶系が(擬)ベーマイトであることを特徴とする請求項5に記載の非水電解液電池用セパレータ。 The separator for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein the crystal system of the alumina hydrate particles is (pseudo) boehmite. オルガノポリシロキサンが、エポキシ基、ビニル基、アクリロイル基、もしくはメタクリロイル基を有するアルコキシシランから得られるポリマーであることを特徴とする請求項3に記載の非水電解液電池用セパレータ。 The separator for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 3, wherein the organopolysiloxane is a polymer obtained from an alkoxysilane having an epoxy group, a vinyl group, an acryloyl group, or a methacryloyl group. オルガノポリシロキサンが、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、もしくはビニルトリメトキシシランから得られるポリマーであることを特徴とする請求項3に記載の非水電解液電池用セパレータ。 The organopolysiloxane is a polymer obtained from 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, or vinyltrimethoxysilane. The separator for nonaqueous electrolyte batteries as described. 有機繊維の少なくとも1種がポリエステル、ポリオレフィン、セルロース又はセルロース誘導体であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の非水電解液電池用セパレータ。 The separator for a nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the organic fibers is polyester, polyolefin, cellulose, or a cellulose derivative. 有機繊維の少なくとも1種がポリエステルであることを特徴とする請求項9に記載の非水電解液電池用セパレータ。 The separator for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 9, wherein at least one of the organic fibers is polyester. 請求項1〜10のいずれかに記載の非水電解液電池用セパレータを使用することを特徴とするリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery using the non-aqueous electrolyte battery separator according to claim 1. 積層型リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項11に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 11, wherein the lithium ion secondary battery is a stacked lithium ion secondary battery. 捲回型リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項11に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 11, wherein the lithium ion secondary battery is a wound type lithium ion secondary battery.
JP2011086689A 2010-04-09 2011-04-08 Nonaqueous electrolyte battery separator and lithium ion secondary battery Active JP5793332B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011086689A JP5793332B2 (en) 2010-04-09 2011-04-08 Nonaqueous electrolyte battery separator and lithium ion secondary battery

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010090041 2010-04-09
JP2010090041 2010-04-09
JP2011086689A JP5793332B2 (en) 2010-04-09 2011-04-08 Nonaqueous electrolyte battery separator and lithium ion secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011233519A JP2011233519A (en) 2011-11-17
JP5793332B2 true JP5793332B2 (en) 2015-10-14

Family

ID=45322611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011086689A Active JP5793332B2 (en) 2010-04-09 2011-04-08 Nonaqueous electrolyte battery separator and lithium ion secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5793332B2 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013089308A (en) * 2011-10-13 2013-05-13 Kawaken Fine Chem Co Ltd Separator for nonaqueous electrolyte cell and lithium ion secondary battery
US20130244080A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for lithium secondary battery
CN102683632B (en) 2012-04-27 2015-08-12 范建国 The method of producing microcellular structure blowout disk is brought out in simple tension
CN102683631B (en) * 2012-04-27 2015-06-10 范建国 Two-way synchronous stretching method for manufacturing high temperature resistant diaphragm with uniform and adjustable microporous structure
CN102672951B (en) * 2012-04-27 2015-05-20 范建国 Preparation method of unilateral drawing uniform adjustable micro-pore structure high temperature resistant diaphragm
JP6016557B2 (en) * 2012-09-27 2016-10-26 三菱製紙株式会社 Nonwoven fabric substrate for lithium ion secondary battery separator and method for producing the same
CN105229066B (en) * 2013-03-15 2018-04-03 阿姆泰克研究国际公司 Stand alone type, the network of micropores of dimensionally stable
JP6568199B2 (en) * 2014-09-05 2019-08-28 エルジー・ケム・リミテッド Lithium electrode, lithium secondary battery including the same, battery module including the lithium secondary battery, and method for manufacturing the lithium electrode
JP6415312B2 (en) * 2014-12-26 2018-10-31 積水化学工業株式会社 Separator and electrochemical device
EP3496200A4 (en) * 2016-08-05 2020-04-22 Envision AESC Energy Devices Ltd. Battery and battery module
JP6634133B2 (en) * 2018-09-26 2020-01-22 積水化学工業株式会社 Separator and electrochemical device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07240348A (en) * 1994-02-28 1995-09-12 Nec Corp Electrical double layer capacitor
US6153337A (en) * 1997-12-19 2000-11-28 Moltech Corporation Separators for electrochemical cells
DE10347566A1 (en) * 2003-10-14 2005-05-12 Degussa Ceramic separator for electrochemical cells with improved conductivity
JP2008004438A (en) * 2006-06-23 2008-01-10 Hitachi Maxell Ltd Separator for battery, and lithium secondary cell
JP5879018B2 (en) * 2007-05-10 2016-03-08 日立マクセル株式会社 Electrochemical element and method for producing the same
JP2008287888A (en) * 2007-05-15 2008-11-27 Asahi Kasei Chemicals Corp Coating composition for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2009123399A (en) * 2007-11-12 2009-06-04 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Separator for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery
US20100221965A1 (en) * 2008-01-29 2010-09-02 Hitachi Maxell, Ltd. Slurry for forming insulating layer, separator for electrochemical device, method for producing the same, and electrochemical device
JP5334282B2 (en) * 2008-02-20 2013-11-06 日立マクセル株式会社 Lithium secondary battery
JP2010044935A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Nitto Denko Corp Compound porous film, battery separator using the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2010056036A (en) * 2008-08-29 2010-03-11 Teijin Ltd Non-aqueous electrolyte battery separator, method of manufacturing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the separator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011233519A (en) 2011-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5793332B2 (en) Nonaqueous electrolyte battery separator and lithium ion secondary battery
US10347892B2 (en) Separator for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery
JP5844950B2 (en) Non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery
JP6171117B1 (en) Non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery
EP2808923B1 (en) Method of preparing separator, separator prepared therefrom, and electrochemical device having the same
JP6205525B1 (en) Non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery
JP6143992B1 (en) Non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery
JP5355823B1 (en) Nonaqueous secondary battery separator, method for producing the same, and nonaqueous secondary battery
JP5647378B1 (en) Non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery
KR101434379B1 (en) Separator for non-aqueous rechargeable battery and non-aqueous rechargeable battery
US9166250B2 (en) Separator for battery, method for manufacturing the same, and lithium secondary battery
JP5576740B2 (en) Electrochemical element
WO2006123811A1 (en) Separator for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JPWO2013133074A1 (en) Nonaqueous secondary battery separator, method for producing the same, and nonaqueous secondary battery
WO2013054510A1 (en) Non-aqueous electrolyte battery separator, and lithium-ion rechargeable battery
JP6371905B2 (en) Non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery
KR20180094778A (en) Separator for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery
JP7176249B2 (en) Porous film, secondary battery separator and secondary battery
CN115799764A (en) Electrode assembly using two-stage ceramic coating diaphragm and lithium ion secondary battery comprising same

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20131211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20131211

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150721

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150810

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5793332

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250